電子技術(shù)習(xí)題答案樣本

第1章半導(dǎo)體晶體管和場效應(yīng)管、重點(diǎn)和難點(diǎn)半導(dǎo)體材料導(dǎo)電特性半導(dǎo)體材料導(dǎo)電特點(diǎn)決定了半導(dǎo)體器件特點(diǎn)和應(yīng)用場合，因而透徹理解半導(dǎo)體導(dǎo)電特點(diǎn)是學(xué)習(xí)電子技術(shù)基本，也是本章重點(diǎn)之一。PN結(jié)單向?qū)щ娦运邪雽?dǎo)體器件都是由一種或者各種PN結(jié)組合而成，深刻理解PN結(jié)單向?qū)щ娦蕴攸c(diǎn)是本章重點(diǎn)。二極管參數(shù)二極管參數(shù)中，有表達(dá)極限參數(shù)，有表達(dá)優(yōu)劣參數(shù)，同步有直流參數(shù)，又有交流參數(shù)，有建立在時(shí)間積累效應(yīng)基本上電流參數(shù)，尚有建立在雪崩效應(yīng)和隧道效應(yīng)基本上瞬時(shí)電壓參數(shù)，對(duì)的理解二極管參數(shù)是應(yīng)用前提和基本，掌握每個(gè)參數(shù)意義是本章重點(diǎn)，也是本章難點(diǎn)，二極管應(yīng)用二極管重要運(yùn)用其單向?qū)щ娦钥梢杂脕順?gòu)成各種電路，二極管應(yīng)用是本章重點(diǎn)。三極管構(gòu)造三極管是由兩個(gè)互有關(guān)聯(lián)PN構(gòu)導(dǎo)致，三極管由于其內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)規(guī)律難于形象描述而成為本章難點(diǎn)。三極管特性三極管無論輸入還是輸出都是非線性，故此其為本章難點(diǎn)，由于理解管子特性是對(duì)于管子應(yīng)用基本和前提，因而對(duì)的理解輸入電流對(duì)輸出電流控制也是本章重點(diǎn)。三極管應(yīng)用三極管在尋常生活中有著非常廣泛應(yīng)用，模仿電子中重要用其放大作用，數(shù)字電子中重要用其開關(guān)作用。學(xué)習(xí)目重要是為了應(yīng)用，因而是本章重點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)辦法指引1.半導(dǎo)體材料導(dǎo)電特性半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，其導(dǎo)電特性涉及：對(duì)溫度反映敏捷(熱敏性)，雜質(zhì)影響明顯(摻雜性)，光照可以變化電阻率(光敏性)。2.自由電子和空穴當(dāng)一某些價(jià)電子掙脫共價(jià)鍵束縛而成為自由電子后，共價(jià)鍵中就留下相應(yīng)空位，這個(gè)空位被稱為空穴。原子因失去一種價(jià)電子而帶正電，也可以說空穴帶正電。在本征半導(dǎo)體中，電子與空穴總是成對(duì)浮現(xiàn)，它們被稱為電子空穴對(duì)。如果在本征半導(dǎo)體兩端加上外電場，半導(dǎo)體中將浮現(xiàn)兩某些電流：一是自由電子將產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成電子電流；一是由于空穴存在，價(jià)電子將按一定方向依次彌補(bǔ)空穴，亦即空穴也會(huì)產(chǎn)生定向移動(dòng)，形成空穴電流。因此說，半導(dǎo)體中同步存在著兩種載流子(運(yùn)載電荷粒子為載流子)電子和空穴，這是半導(dǎo)體導(dǎo)電特殊性質(zhì)，也是半導(dǎo)體與金屬在導(dǎo)電機(jī)理上本質(zhì)區(qū)別。3.PN結(jié)及其單向?qū)щ娦匀粼诩儍艄杈w中摻入微量五價(jià)元素(如磷)，磷原子與硅原子構(gòu)成共價(jià)鍵構(gòu)造只需四個(gè)價(jià)電子，而磷原子最外層有五個(gè)價(jià)電子，多余那個(gè)價(jià)電子不受共價(jià)鍵束縛，只需獲得很少能量就能成為自由電子。自由電子是多數(shù)載流子(簡稱多子)，空穴是少數(shù)載流子(簡稱少子)，自由電子導(dǎo)電為重要導(dǎo)電方式雜質(zhì)半導(dǎo)體稱為電子型半導(dǎo)體，簡稱N型半導(dǎo)體。在純凈硅(或鍺)晶體內(nèi)摻入微量三價(jià)元素硼(或銦)，當(dāng)它與周邊硅原子構(gòu)成共價(jià)鍵構(gòu)造時(shí)，會(huì)因缺少一種電子而在晶體中產(chǎn)生一種空穴，摻入多少三價(jià)元素雜質(zhì)原子，就會(huì)產(chǎn)生多少空穴。因而，這種半導(dǎo)體將以空穴導(dǎo)電為其重要導(dǎo)體方式，稱為空穴型半導(dǎo)體，簡稱P型半導(dǎo)體。在一塊硅或鍺晶片上，采用不同摻雜工藝，分別形成N型半導(dǎo)體區(qū)和P型半導(dǎo)體區(qū)。在她們交界面附近就會(huì)形成一種空間電荷區(qū)，這個(gè)空間電荷區(qū)就是PN結(jié)。若在PN結(jié)兩端外加電壓，將會(huì)破壞PN結(jié)原有平衡。加正向電壓時(shí)，P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負(fù)極，由于外電場方向與內(nèi)電場方向相反，成果使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被削弱，有助于多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成較大正向電流。因而，加正向電壓時(shí)，PN結(jié)呈低電阻而處在導(dǎo)通狀態(tài)。若外接電壓方向相反N區(qū)接電源正極，P區(qū)接電源負(fù)極，則外電場方向與內(nèi)電場方向一致，空間電荷區(qū)變寬，PN結(jié)呈高阻狀態(tài)而處在反向截止。4.二極管參數(shù)及應(yīng)用將PN結(jié)兩端加上電極引線并用外殼封裝，就構(gòu)成了一只晶體二極管。二極管IOM是二極管長期運(yùn)營時(shí)，容許通過最大正向平均電流。URM是為了防止二極管反向擊穿而規(guī)定最高反向工作電壓。一定要在極限參數(shù)容許范疇內(nèi)工作，否則會(huì)損壞管子。運(yùn)用二極管單向?qū)щ娦钥梢杂脕順?gòu)成整流，限幅，檢波，保護(hù)，開關(guān)等電路。5.特殊二極管穩(wěn)壓管是一種特殊面接觸型硅二極管，反向擊穿是穩(wěn)壓管正常工作狀態(tài)，穩(wěn)壓管就工作在反向擊穿區(qū)。發(fā)光二極管也具備單向?qū)щ娦浴０l(fā)光二極管發(fā)光顏色取決于所用材料，當(dāng)前有紅、綠、黃、橙等色。光電二極管構(gòu)造與普通二極管類似，使用時(shí)光電二極管PN結(jié)工作在反向偏置狀態(tài)，在光照射下，反向電流隨光照強(qiáng)度增長而上升（這時(shí)反向電流叫做光電流），因此，光電二極管是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)半導(dǎo)體器件。6.晶體管構(gòu)造當(dāng)前使用晶體管有PNP型和NPN型兩種，她們?cè)跇?gòu)造上均有三個(gè)區(qū)——發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，兩個(gè)PN結(jié)——發(fā)射結(jié)和集電結(jié)構(gòu)成。由三個(gè)區(qū)別別引出三根電極分別稱為發(fā)射極E、基極B和集電極C。為了使晶體管具備電流放大作用，在其內(nèi)部構(gòu)造上還必要滿足兩個(gè)條件：①發(fā)射區(qū)摻雜濃度最高，集電區(qū)摻雜濃度較低，基區(qū)摻雜濃度最低；②基區(qū)做得很薄。晶體管可以工作在輸出特性曲線三個(gè)區(qū)域內(nèi)，晶體管工作在放大區(qū)重要特性是：發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，IC與IB間具備線性關(guān)系，即IC=βIB。晶體管工作在截止區(qū)重要特性是：IB=0，IC=0，相稱于晶體管三個(gè)極之間都處在斷開狀態(tài)。晶體管工作在飽和區(qū)重要特性是：UCE<UBE，即集電結(jié)為正向偏置，發(fā)射結(jié)也是正向偏置；IB變化對(duì)IC影響不大，兩者不成正比，CE之間相稱于導(dǎo)通開關(guān)。7.晶體管和場效應(yīng)管比較雙極型三極管（簡稱BJT）又稱晶體三極管，它工作時(shí)有空穴和自由電子兩種載流子參加導(dǎo)電，而單極型三極管又稱場效應(yīng)管（簡稱FET），工作時(shí)只有一種載流子（多數(shù)載流子）參加導(dǎo)電。晶體管屬于電流控制型器件，而場效應(yīng)管屬于電壓控制型器件。三、習(xí)題輔導(dǎo)1-1闡明下列各組名詞含義，指出它們特點(diǎn)和區(qū)別：⑴自由電子、價(jià)電子、空穴、正離子和負(fù)離子；答：自由電子是不受到原子核和共價(jià)鍵束縛電子，可以自由運(yùn)動(dòng)，而價(jià)電子則依然受到原子核和共價(jià)鍵雙重束縛，不能自由移動(dòng)，當(dāng)價(jià)電子逃逸后，在本來位置就會(huì)留下一種空穴，正離子和負(fù)離子是原子得到和失去電子后不能移動(dòng)原子核。⑵本征半導(dǎo)體導(dǎo)電和雜質(zhì)半導(dǎo)體導(dǎo)電；本征半導(dǎo)體中，自由電子和空穴數(shù)目相似，導(dǎo)電能力較弱，重要由溫度決定，而雜質(zhì)半導(dǎo)體中，導(dǎo)電能力較強(qiáng)，重要由摻雜濃度決定。⑶擴(kuò)散電流和漂流電流。當(dāng)外加電場時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都會(huì)受到電場力作用而形成定向運(yùn)動(dòng)，多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成電流稱為擴(kuò)散電流，少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)形成電流稱為漂移電流。1-2PN結(jié)為什么具備單向?qū)щ娦?？在什么條件下，單向?qū)щ娦员黄茐?？若在PN結(jié)兩端外加電壓，將會(huì)破壞PN結(jié)原有平衡。加正向電壓時(shí)，P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負(fù)極，由于外電場方向與內(nèi)電場方向相反，成果使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場被削弱，有助于多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成較大正向電流。因而，加正向電壓時(shí)，PN結(jié)呈低電阻而處在導(dǎo)通狀態(tài)。若外接電壓方向相反N區(qū)接電源正極，P區(qū)接電源負(fù)極，則外電場方向與內(nèi)電場方向一致，空間電荷區(qū)變寬，PN結(jié)呈高阻狀態(tài)而處在反向截止。當(dāng)外加正向電流或者反向電壓過大時(shí)，管子會(huì)被損壞從而其單向?qū)щ娦员黄茐摹?-3二極管電路如圖1-001所示，判斷圖中二極管是導(dǎo)通還是截止，并求出A、O兩端電壓UAO。圖14-001習(xí)題14-3圖(a)D導(dǎo)通。UAO=-6V；(b)D截止。UAO=-12V；(c)D1截止，D2導(dǎo)通。UAO=0V；(d)D1導(dǎo)通，D2截止。UAO=-15V1-4試計(jì)算電路圖1-002中電流I1、I2值。（設(shè)D為抱負(fù)元件）圖1-002習(xí)題1-4圖二極管D1導(dǎo)通，電流為15/5=3mA，二極管D2不導(dǎo)通，電流為0。1-5在圖1-003所示電路中，設(shè)Ui=6sinωt(V),已知UD為0.7V，畫出UO波形。圖1-003習(xí)題1-5圖圖1-004習(xí)題1-6圖輸入電壓為正時(shí)，兩管均導(dǎo)通，輸出電壓為0，輸入電壓為負(fù)時(shí)，管子不導(dǎo)通，輸出電壓等于輸入電壓，此即單相半波整流電路。1-6電路如圖1-004所示，E=20V，R1=0.8KΩ，R2=10KΩ，穩(wěn)壓管DZ穩(wěn)定電壓UZ=10V，最大穩(wěn)定電流IZM=8mA。試求穩(wěn)壓管中通過電流IZ與否超過IZM？如果超過，應(yīng)采用什么辦法？本題中穩(wěn)壓管處在反向擊穿區(qū)，因而R2兩端電壓等于穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓10v，電流為1mA，R1兩端電壓為20-10=10v，電流為10/0.8=12.5mA，因而穩(wěn)壓管上電流為11.5mA，超過IZM。若要減少穩(wěn)壓管上電流，可增長R2上電流，或者減少R1上電流，可采用辦法有：減少R2阻值，增長R1阻值。1-7用萬用表直流電壓檔測得電路中三極管三個(gè)電極對(duì)地電位為圖1-005所示，試判斷三極管工作狀態(tài)。圖1-005習(xí)題1-7圖(a)放大狀態(tài)；(b)截止?fàn)顟B(tài)；(c)飽和狀態(tài)1-8有兩個(gè)三極管，一種管子β=150，ICEO=180μA，另一種管子β=150，ICEO=210μA，其他參數(shù)同樣，你選取哪一種管子？為什么？選第一種管子，由于ICBO越小，管子工作性能越穩(wěn)定。1-9某三極管PCM=100mW，ICM=20mA，UCEO=15V，問在下列幾種狀況下，哪種狀況能正常工作？⑴UCE=3.1V，IC=10mA；⑵UCE=2V，IC=40mA；⑶UCE=6V，IC=20mA；⑴能正常工作，2，3集電極電流過大，3耗散功率過大1-10測得三個(gè)硅材料NPN型三極管極間電壓UBE和UCE分別如下，試問：它們各處在什么狀態(tài)？⑴UBE=-6V，UCE=5V；⑵UBE=0.7V，UCE=0.5V；⑶UBE=0.7V，UCE=5V；(1)截止?fàn)顟B(tài)；(2)飽和導(dǎo)通狀態(tài)；(3)放大狀態(tài)1-11測得三個(gè)鍺材料PNP型三極管極間電壓UBE和UCE分別如下，試問：它們各處在什么狀態(tài)？⑴UBE=-0.2V，UCE=-3V；⑵UBE=-0.2V，UCE=-0.1V；⑶UBE=5V，UCE=-3V；(1)放大狀態(tài)；(2)飽和導(dǎo)通狀態(tài)；(3)截止?fàn)顟B(tài)1-12在晶體管放大電路中，當(dāng)IB=10μA時(shí)，IC=1.1mA，當(dāng)IB=20μA時(shí)，IC=2mA，求晶體管電流放大系數(shù)β，集電極反向飽和電流ICBO及集電極反向截止電流ICEO。由公式IC=β（IB+ICBO）和ICEO=（β+1）ICBO可得：β=90，ICBO=2μA，ICEO=182μA1-13場效應(yīng)管工作原理和晶體管有什么不同？為什么場效應(yīng)管具備很高電阻？場效應(yīng)管運(yùn)用是電場效應(yīng)原理，其輸入電流為零，輸入電阻很大。1-14N溝道場效應(yīng)管漏極電流ID是由什么載流子漂移形成？自由電子1-15試判斷圖1-006所示特性曲線，指出它們所代表管子類別。圖1-006習(xí)題1-15圖P溝道耗盡型；(b)N溝道增強(qiáng)型

第2章交流放大電路及集成運(yùn)算放大器一、重點(diǎn)與難點(diǎn)放大電路構(gòu)成直流電源和交流信號(hào)源分別提供能量和待放大信號(hào)，而電容具備把直流信號(hào)與輸入，輸出端隔離開來作用，信號(hào)放大實(shí)質(zhì)事實(shí)上是通過晶體管電流控制作用而對(duì)直流電源提供能量再分派一種過程，只有對(duì)的理解放大實(shí)質(zhì)，才干進(jìn)一步學(xué)習(xí)，分析背面放大電路，放大電路構(gòu)成是本章重點(diǎn)之一?；痉糯箅娐贩治鲋绷鞣治瞿渴菫榱藬M定放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)與否適當(dāng)，適當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)是保證放大電路正常工作前提，故其是本章重點(diǎn)，交流分析目不但僅是為了擬定放大電路放大能力，還要擬定其接受信號(hào)能力和帶負(fù)載能力，這是放大主線目，此是本章重點(diǎn)，由于晶體管在小信號(hào)下模型等效原則比較抽象，這某些也是本章難點(diǎn)。射極輸出器分析及應(yīng)用射極輸出器屬于共集電極放大電路，其交流微變等效電路屬于本章難點(diǎn)之一，由于其輸入電阻高，輸出電阻低，無電壓放大能力，但是電流放大能力較強(qiáng)，故此在尋常生活中應(yīng)用諸多，如何依照其特點(diǎn)對(duì)的應(yīng)用是本章重點(diǎn)。放大電路耦合方式放大電路耦合方式中，阻容耦合和直接耦合有各自長處和缺陷，對(duì)的依照其特點(diǎn)比較，選取耦合方式是本章重點(diǎn)，也是本章難點(diǎn)。負(fù)反饋類型判斷負(fù)反饋類型由于其電路抽象性，因而是本章難點(diǎn)，對(duì)的分析電路特點(diǎn)是對(duì)的判斷負(fù)反饋類型前提和保證。負(fù)反饋特點(diǎn)負(fù)反饋以減少電壓放大倍數(shù)為代價(jià)，換來了諸多長處，對(duì)的選取，設(shè)計(jì)負(fù)反饋放大電路可以較好改進(jìn)放大電路性能，減少干擾，這某些內(nèi)容是本章重點(diǎn)。集成運(yùn)算放大器特點(diǎn)集成運(yùn)算放大器是性能特別優(yōu)良放大電路，基本可以按照抱負(fù)狀況進(jìn)行估算，集成運(yùn)放可工作在線性區(qū)和非線性區(qū)，深度負(fù)反饋是其工作于線性區(qū)前提，在深度負(fù)反饋構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)中，虛短和虛斷是兩個(gè)分析問題主線思路，是本書重點(diǎn)和難點(diǎn)。集成運(yùn)算放大器在線性區(qū)應(yīng)用比例，加減運(yùn)算因其廣泛應(yīng)用是本書重點(diǎn)，微積分運(yùn)算是本書難點(diǎn)，濾波概念把電路分析由時(shí)域分析改為頻域分析，是本書重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。集成運(yùn)放在非線性區(qū)應(yīng)用電壓比較器處在大信號(hào)運(yùn)用狀態(tài)，受非線性特性限制，輸出只有高電平和低電平兩種狀態(tài)，電壓比較器構(gòu)成波形變換和波形產(chǎn)生電路是本章重點(diǎn)和難點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)輔導(dǎo)1、放大電路構(gòu)成直流電源作用一方面是提供能量，同步為晶體管放大提供一種適當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)，使其具備良好放大范疇，電解電容作用是把直流電源與輸入信號(hào)、輸出信號(hào)隔離開來，此外，還可以通過偏置電阻來調(diào)節(jié)各靜態(tài)值大小。2、放大電路靜態(tài)分析當(dāng)放大電路輸入端接上需要進(jìn)行放大交流信號(hào)時(shí)，電路中各個(gè)電流與電壓是在靜態(tài)(直流)基本上，疊加上一種動(dòng)態(tài)(交流)量。對(duì)的設(shè)立靜態(tài)工作點(diǎn)才干保證疊加上交流信號(hào)后電路可以不失真放大，如果靜態(tài)工作點(diǎn)過低，就會(huì)導(dǎo)致疊加交流信號(hào)后基極電流浮現(xiàn)不大于零狀況，從而導(dǎo)致晶體管進(jìn)入到截止區(qū)從而產(chǎn)生截止失真，如果靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)立過高，疊加上交流信號(hào)后雖然基極不會(huì)發(fā)生失真，但是集電極電流過大會(huì)導(dǎo)致管子進(jìn)入到飽和區(qū)，從而產(chǎn)生飽和失真。進(jìn)行靜態(tài)分析時(shí)，一方面要畫出其直流通路圖，然后依照電路計(jì)算各靜態(tài)值。3、放大電路動(dòng)態(tài)分析放大電路動(dòng)態(tài)分析目是為了擬定其放大倍數(shù)Au，并擬定其接受信號(hào)能力ri和其帶負(fù)載能力ro，對(duì)的理解這三個(gè)指標(biāo)含義是學(xué)習(xí)本某些內(nèi)容前提和核心。在電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，由于晶體管非線性從而增長了分析難度。微變等效電路法實(shí)質(zhì)是在小信號(hào)(微變量)狀況下，將非線性元件晶體管線性化，即把晶體管等效為一種線性電路。這樣，就可以采用計(jì)算線性電路辦法來計(jì)算放大電路輸入電阻、輸出電阻及電壓放大倍數(shù)等。4、射極輸出器由于射極輸出器具備電壓放大倍數(shù)接近于1電壓跟隨作用，且輸入電阻高，輸出電阻低重要特點(diǎn)，因此這種基本單元電路應(yīng)用十分廣泛。運(yùn)用它輸入電阻高特點(diǎn)，慣用作多級(jí)放大電路輸入級(jí)以增強(qiáng)放大電路接受信號(hào)能力；有時(shí)還將射極輸出器接在兩極共發(fā)射極放大電路之間用來隔離先后級(jí)之間互相影響，提高整個(gè)放大器電壓放大倍數(shù)；運(yùn)用它輸出電阻低特點(diǎn)，慣用作多級(jí)放大電路輸出級(jí)以增強(qiáng)其帶負(fù)載能力。同步由于其對(duì)電流仍有放大作用，因而可以用來接成功率放大器形式。5、多級(jí)放大電路間耦合由于實(shí)際待放大信號(hào)普通都非常薄弱。要把這些薄弱信號(hào)放大到足以推動(dòng)負(fù)載(如喇叭、顯像管、批示儀表等)工作，單靠一級(jí)放大器經(jīng)常不能滿足規(guī)定，這就規(guī)定將兩個(gè)或兩個(gè)以上基本單元放大電路聯(lián)結(jié)起來構(gòu)成多級(jí)放大器，使信號(hào)逐級(jí)放大到所需要限度。其中，每個(gè)基本單元放大電路為多級(jí)放大器一級(jí)。級(jí)與級(jí)之間聯(lián)結(jié)方式叫耦合方式。慣用耦合方式有阻容耦合、直接耦合等。由于電容有隔直作用，因此阻容耦合放大器中各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)互不影響，可分別單獨(dú)設(shè)立。由于電容具備傳遞交流作用，只要耦合電容容量足夠大(普通為幾微法到幾十微法)，對(duì)交流信號(hào)所呈現(xiàn)容抗就可忽視不計(jì)。這樣，前一級(jí)輸出信號(hào)就無損失地傳送到后一級(jí)繼續(xù)放大。在由分立元件構(gòu)成多級(jí)交流放大電路中，阻容耦合得到了廣泛應(yīng)用。但在集成電路中，由于難于制造較大容量電容器，并且由于電容隔離直流作用，使得阻容耦合放大電路不能放大直流信號(hào)，因而在集成電路中基本上不采用阻容耦合，而采用直接耦合。6、負(fù)反饋對(duì)放大電路影響在電子電路中，將放大電路輸出信號(hào)(輸出電壓或輸出電流)一某些或所有通過一定電路形式送回到輸入回路，從而影響輸入量(輸入電壓或輸入電流)，這個(gè)過程稱為反饋。負(fù)反饋對(duì)放大電路有如下幾方面影響：（1）減少放大倍數(shù)反饋系數(shù)F越大，閉環(huán)放大倍數(shù)Af越小，甚至不大于l。（2）提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性當(dāng)外界條件變化時(shí)（如溫度變化、管子老化、元件參數(shù)變化、電源電壓波動(dòng)等等），會(huì)引起放大倍數(shù)變化，甚至引起輸出信號(hào)失真。而引入負(fù)反饋后來，則可以運(yùn)用反饋量進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，提高放大倍數(shù)穩(wěn)定性。（3）對(duì)輸入電阻影響放大電路負(fù)反饋會(huì)變化電路輸入電阻，串聯(lián)反饋能增大總輸入電阻，并聯(lián)反饋能減小總輸入電阻。（4）對(duì)輸出電阻影響電壓負(fù)反饋具備穩(wěn)定輸出電壓作用，即具備恒壓輸出特點(diǎn)，電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小。電流負(fù)反饋有穩(wěn)定輸出電流作用，即在負(fù)載變化時(shí)可維持電流不變，因此放大電路對(duì)負(fù)載來講相稱于一種內(nèi)阻很大恒流源，電流負(fù)反饋使輸出電阻增長。（5）負(fù)反饋電路能擴(kuò)展放大電路通頻帶寬度，使放大電路具備更好通頻特性。7、深度負(fù)反饋性能估算在深度負(fù)反饋放大電路中，閉環(huán)放大倍數(shù)由反饋網(wǎng)絡(luò)決定；反饋信號(hào)xf近似等于輸入信號(hào)xi；凈輸入信號(hào)xid近似為零。這是深度負(fù)反饋放大電路重要特點(diǎn)。（1）凈輸入信號(hào)uid近似為零，即基本放大電路兩輸入端P、N電位近似相等，兩輸入端間似乎短路但并沒有真短路，稱為“虛短”；（2）閉環(huán)輸入電阻Rif趨近于無窮大，即閉環(huán)放大電路輸入電流近似為零，也即流過基本放大電路兩輸入端P、N電流ip≈in=0，兩輸入端似乎開路但并沒有真開路，稱為“虛斷”。8、零點(diǎn)漂移及抑止（1）零點(diǎn)漂移概念零點(diǎn)漂移是直接耦合放大電路存在一種特殊問題。輸入電壓為零(ui=0)而輸出電壓(uo=0)不為零，且緩慢地、無規(guī)則地變化現(xiàn)象，稱為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。在直接耦合放大電路中，漂移電壓和有效信號(hào)電壓混雜在一起被逐級(jí)放大，特別是第一級(jí)漂移影響最大，由于第一級(jí)漂移會(huì)被背面各級(jí)逐級(jí)放大。在漂移現(xiàn)象嚴(yán)重狀況下，往往會(huì)使有效信號(hào)“沉沒”，使放大電路不能正常工作。（2）抑制辦法抑制零點(diǎn)漂移最直接辦法就是采用對(duì)稱差動(dòng)放大電路，由于電路對(duì)稱性，無論是溫度變化還是電源電壓波動(dòng)，都會(huì)引起兩個(gè)三極管集電極電流和電壓相似變化，如果采用雙端輸出形式，相似變化量互相抵消，從而抑制了零點(diǎn)漂移。9、集成電路特點(diǎn)集成電路是運(yùn)用半導(dǎo)體制造工藝將整個(gè)電路中元器件制作在一塊基片上器件，當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛模仿集成電路是集成運(yùn)算放大器。集成運(yùn)算放大器實(shí)質(zhì)上是一種高增益直接耦合多級(jí)放大電路。它普通由輸入級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)和偏置電路等構(gòu)成。其輸入級(jí)常采用差分放大電路，故有兩個(gè)輸入端，輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱放大電路，偏置電路采用電流源電路。當(dāng)前使用集成運(yùn)算放大器其開環(huán)差模電壓增益可達(dá)80～140dB，差模輸入電阻很高而輸出電阻很小。因而應(yīng)用中常把集成運(yùn)算放大器特性抱負(fù)化，即以為Aud→∞，Rid→∞，Ro→0，KCMR→∞。10、集成運(yùn)放線性應(yīng)用運(yùn)用負(fù)反饋技術(shù)，依照外接線性反饋元件不同，可用集成運(yùn)放構(gòu)成比例、加法減法、微分、積分等運(yùn)算電路?；具\(yùn)算電路有同相輸入和反相輸入兩種連接方式，反相輸入運(yùn)算電路特點(diǎn)是：運(yùn)放共模輸入信號(hào)為零，但輸入電阻較低，其值決定于反相輸入端所接元件。同相輸入運(yùn)算電路特點(diǎn)是：運(yùn)放兩個(gè)輸入端對(duì)地電壓等于輸入電壓，故有較大共模輸入信號(hào)，但它輸入電阻可趨于無窮大?；具\(yùn)算電路中反饋電路都必要接到反相輸入端以構(gòu)成負(fù)反饋，使運(yùn)放工作在線性狀態(tài)。本章簡介基本運(yùn)算電路功能及分析辦法應(yīng)純熟掌握，它可用來分析各種由集成運(yùn)放構(gòu)成處在線性工作狀態(tài)下應(yīng)用電路。11、電壓比較器電壓比較器處在大信號(hào)運(yùn)用狀態(tài)，受非線性特性限制，輸出只有高電平和低電平兩種狀態(tài)。電壓比較器可用來對(duì)兩個(gè)輸入電壓進(jìn)行比較，并依照比較成果輸出高或低電平，它廣泛應(yīng)用于信號(hào)產(chǎn)生、信號(hào)解決、波形變換和信號(hào)檢測等電路中。電壓比較器工作狀態(tài)在門限電壓處翻轉(zhuǎn)，此時(shí)u－≈u＋。單限電壓比較器中運(yùn)放普通工作在開環(huán)狀態(tài)，只有一種門限電壓，在門限電壓附近抗干擾能力較差，為了提高其抗干擾能力，常采用加有正反饋比較器，稱為遲滯比較器或施密特觸發(fā)器，它有上、下兩個(gè)門限電壓，兩者之差稱為回差電壓。12、非正弦波產(chǎn)生電路非正弦波產(chǎn)生電路普通由比較器、積分電路和反饋電路等構(gòu)成，其狀態(tài)翻轉(zhuǎn)依托電路中定期電容能量變化，變化定期電容充、放電電流大小，就可以調(diào)節(jié)振蕩周期。運(yùn)用電壓控制電流源提供定期電容充、放電電流，可以得到抱負(fù)振蕩波形，同步振蕩頻率調(diào)節(jié)也很以便。三、習(xí)題輔導(dǎo)2-1測得某放大電路中BJT三個(gè)電極A、B、C對(duì)地電位分別為UA＝9V，UB＝6V，UC＝6.2V，試分析A、B、C中哪個(gè)是基極b、發(fā)射極e、集電極c，并闡明此BJT是NPN管還是PNP管。圖2-001習(xí)題2-2圖解：工作于放大區(qū)晶體管規(guī)定其發(fā)射結(jié)正偏而集電結(jié)反偏，故此對(duì)于NPN型BJT而言，其三極電位關(guān)系為VC>圖2-001習(xí)題2-2圖2-2電路如圖2-001所示，設(shè)半導(dǎo)體三極管β=80，試分析當(dāng)開關(guān)S分別接通A、B、C三位置時(shí)，三極管分別工作在輸出特性曲線哪個(gè)區(qū)域，并求出相應(yīng)集電極電流IC。解：開關(guān)接通C位置時(shí)，顯然發(fā)射結(jié)零偏，故工作于截止區(qū)，開關(guān)接通于AB位置時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，工作于放大區(qū)與飽和區(qū)臨界飽和集電極電流IC≈12/4=3mA，相應(yīng)最大基極電流為3/80=37.5μА，顯然開關(guān)位于A時(shí)，工作于飽和區(qū)，開關(guān)位于B時(shí)，工作于放大區(qū)。2-3試闡明圖2-002中各電路對(duì)交流信號(hào)能否放大？解：（b）（c）可以放大，（a）（d）（e）（f）不可以放大圖2-002習(xí)題2-3圖2-4圖2-003給出是某固定偏流放大電路中BJT輸出特性及交、直流負(fù)載線，試求：（1）電源電壓UCC，靜態(tài)電流IB、IC和管壓降UCE值；（2）電阻Rb、Rc值；（3）輸出電壓最大不失真幅度；（4）要使該電路能不失真地放大，基極正弦電流最大幅值是多少？解：（1）由直流負(fù)載線可得：UCC=6v，IB=20μА，IC=1mА，UCE（2）Rb≈UCC/IB=300KΩ，Rc=（UCC-UCE）/IC=3KΩ（3）輸出電壓最大值不超過電源電壓一半，即，最大值不超過3v（4）Icmax≈UCC/Rc=2mA，IBMAX=ICMAX/β=2/50=40μА2-5固定偏置放大電路如圖2-004所示，已知，，晶體管電流放大系數(shù)β=100，欲滿足，規(guī)定，試求RB、RC。解：Rc=（UCC-UCE）/IC=16/2=8KΩIB=IC/β=20μАRb≈UCC/IB=1000KΩ圖2-003習(xí)題2-4圖圖2-004習(xí)題2-5圖2-6電路如圖2-005所示，晶體管b＝60，rbb'=100Ω。（1）求電路Q點(diǎn)、、ri和ro；（2）設(shè)US＝10mV（有效值），試求Ui、Uo分別為多少？若C3開路，則Ui、Uo又為多少？圖2-005習(xí)題2-6圖解：靜態(tài)分析由公式UCC=IB*RB+（1+β）IB*RE可得IB=33μАIC=βIB=2mAUCE=UCC-IC（RC+RE）=4V動(dòng)態(tài)分析（該放大電路旁路電容開路和不開路時(shí)微變等效電路可分別參照?qǐng)D2-15和圖2-16）≈900Ω=1.5KΩ當(dāng)旁路電容C3不開路時(shí)，-60*15/9=-100ri≈rbe=900Ωro=RC=3KΩUi=US*ri/（RS+ri）=3.1mVUo=Ui*Au=0.3V當(dāng)旁路電容C3開路時(shí)，=-1.45≈51KΩUi=US*ri/（RS+ri）=9.6mVUo=Ui*Au=14mV2-7電路如圖2-006所示，已知三極管β=100，UBE=-0.7V。（1）試計(jì)算該電路Q點(diǎn)；（2）畫出微變等效電路；（3）求該電路電壓增益Au，輸入電阻ri，輸出電阻ro。（4）若uo中交流成分浮現(xiàn)如圖2-54右半某些所示失真現(xiàn)象，請(qǐng)問，它是截止失真還是飽和失真？為消除此失真，應(yīng)調(diào)節(jié)電路中哪個(gè)元件，如何調(diào)節(jié)？圖2-006習(xí)題2-7圖解：（1）=40μАIC=βIB=4mA，UCE=UCC－ICRC=4V（2）微變等效電路如下圖所示：（3）956Ω=-133ri≈rbe=956Ωro=RC=2KΩ（4）右圖浮現(xiàn)失真為飽和失真，是由靜態(tài)工作點(diǎn)過高引起，應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)減少靜態(tài)工作點(diǎn)。2-8電壓放大倍數(shù)是放大電路一種重要性能指標(biāo)，與否可以通過選用電流放大系數(shù)β較高三極管來獲得較高電壓放大倍數(shù)？如果增大三極管靜態(tài)工作電流，能否提高電壓放大倍數(shù)？解：可以通過恰當(dāng)提高放大系數(shù)來提高放大倍數(shù)，但是放大系數(shù)過高會(huì)帶來較大誤差。靜態(tài)工作點(diǎn)提高不能提高電路電壓放大倍數(shù)。2-9放大電路如圖2-007所示，已知晶體管β=100，RC=2.4k?,RE=1.5k?,UCC=12V，忽視UBE。若要使UCE靜態(tài)值達(dá)到4.2V，估算RB1，RB2阻值。解：IC=（12-4.2）/（2.4+1.5）=2mA，VB≈IC*RE=3V，可取RB1，RB2值為30KΩ和10KΩ2-10圖2-008是集電極-基極偏置放大電路。（1）試闡明其穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)物理過程。（2）設(shè)UCC=20V，RB=330k?，RC=10k?，β=50，試求其靜態(tài)值。圖2-007習(xí)題2-9圖圖2-008習(xí)題2-10圖解：（1）IB↑→IC↑→UC↓→UCB↓→IB↓反之亦然（2）由UCC=（1+β）IB*RC+IB*RB可得：IB=24μАUCE≈IB*RB=8V2-11在圖2-009所示分壓式偏置放大電路中，已知：UCC=12V，RC=3.3k?，RB1=33k?，RB2=10k?，RE1=200?，RE2=1.3k?，RL=5.1k?，RS=600?，晶體管為PNP型鍺管。試計(jì)算該電路：（1）β=50時(shí)靜態(tài)值、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻；（2）換用β=100晶體管后靜態(tài)值和電壓放大倍數(shù)。解：本題略，可見教材28頁例2-3，帶入數(shù)值即可。(a)分壓式偏置電路(b)微變等效電路圖2-009習(xí)題2-11圖2-12在圖2-010所示電路中，設(shè)晶體管b=100，rbe=1kW，靜態(tài)時(shí)。試求：(1)輸入電阻；(2)若，求、；(3)若，求、；(4)將上述(1)、(2)、(3)成果對(duì)比，闡明射極輸出器有什么特點(diǎn)？解：本題略，可見教材31頁例2-4，帶入數(shù)值即可。2-13兩級(jí)阻容耦合放大電路如圖2-011所示，晶體管均為50，=，規(guī)定：(1)用估算法計(jì)算第二級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)；(2)畫出該兩級(jí)放大電路微變等效電路；(3)寫出整個(gè)電路電壓放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻表達(dá)式。圖2-010習(xí)題2-12圖圖2-011習(xí)題2-13圖解：本題略，分析思路：阻容耦合放大電路，先后級(jí)可分別獨(dú)立分析，分析過程分別見習(xí)題2-7，2-11，放大倍數(shù)為兩級(jí)放大倍數(shù)乘積，輸入電阻為第一級(jí)輸入電阻，輸出電阻為第二級(jí)輸出電阻。2-14如圖2-012所示各電路靜態(tài)工作點(diǎn)均適當(dāng)，分別畫出它們交流等效電路，并計(jì)算放大電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻ri和輸出電阻ro表達(dá)式。圖2-012習(xí)題2-14圖2-15電路如圖2-013所示。已知電壓放大倍數(shù)為-100，輸入電壓ui為正弦波，T2和T3管飽和壓降｜UCES｜=1V。試問：(1)在不失真狀況下，輸入電壓最大有效值Uimax為多少？(2)若Ui＝10mV(有效值)，則Uo為多少？若此時(shí)R3開路，則Uo為多少？若R3短路，Uo為多少？圖2-013習(xí)題2-15圖2-16什么是零點(diǎn)漂移？產(chǎn)生零點(diǎn)漂移重要因素是什么？為什么在直接耦合放大電路中零點(diǎn)漂移也許產(chǎn)生嚴(yán)重后果？解：零點(diǎn)漂移是直接耦合放大電路存在一種特殊問題。輸入電壓為零(ui=0)而輸出電壓(uo=0)不為零，且緩慢地、無規(guī)則地變化現(xiàn)象，稱為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象。在直接耦合放大電路中，漂移電壓和有效信號(hào)電壓混雜在一起被逐級(jí)放大，特別是第一級(jí)漂移影響最大，由于第一級(jí)漂移會(huì)被背面各級(jí)逐級(jí)放大。在漂移現(xiàn)象嚴(yán)重狀況下，往往會(huì)使有效信號(hào)“沉沒”，使放大電路不能正常工作。2-17有甲、乙兩個(gè)直接耦合放大電路，它們輸出端零點(diǎn)漂移電壓都是400mV，但甲電壓放大倍數(shù)為，乙電壓放大倍數(shù)為，它們零點(diǎn)漂移指標(biāo)與否同樣？對(duì)于ui=0.4mV電壓信號(hào)，兩個(gè)放大器都能進(jìn)行正常放大嗎？為什么？解：本題是錯(cuò)題，兩放大倍數(shù)一致。2-18典型差動(dòng)放大電路是如何抑制零點(diǎn)漂移？它是如何放大差模信號(hào)？解：典型差動(dòng)放大電路，其電路示意圖如下圖所示由于電路對(duì)稱性，無論是溫度變化還是電源電壓波動(dòng)，都會(huì)引起兩個(gè)三極管集電極電流和電壓相似變化，由于采用雙端輸出形式，相似變化量互相抵消，從而抑制了零點(diǎn)漂移。當(dāng)輸入差模信號(hào)時(shí)，左邊增長時(shí)右邊減少，故放大倍數(shù)是單端輸出2倍。2-19抱負(fù)運(yùn)算放大器構(gòu)成如圖2-014所示電路。規(guī)定：（1）試導(dǎo)出和關(guān)系式；（2）闡明電阻大小對(duì)電路性能影響。圖2-014習(xí)題2-19圖解：UO/Ui=（-R2/R1）*（-R4/R3）=（R2/R1）*（R4/R3）越大，則電路輸入電阻越大。2-20抱負(fù)運(yùn)放構(gòu)成電路如圖2-015所示。（1）已知=20，=50，=，寫出和關(guān)系式，畫出曲線。（2）若要實(shí)現(xiàn)圖2-016所示特性曲線，電路應(yīng)作何修改，畫出相應(yīng)電路，并標(biāo)明元件參數(shù)值。圖2-015習(xí)題2-20圖圖2-016習(xí)題2-20圖解：（1）-4V<Ui<4V時(shí)，工作于線性區(qū)，Uo=-2.5Ui其她時(shí)刻，工作于飽和區(qū)，U0保持最大值不變。（2）若要實(shí)現(xiàn)如圖特性，需要改動(dòng)兩點(diǎn)，第一點(diǎn)，把反相比例運(yùn)算放大電路改為同相，且把放大倍數(shù)改為3倍，第二點(diǎn)，把雙向穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓改為±12V。2-21畫出能實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)算關(guān)系運(yùn)算電路，并計(jì)算電路各電阻值。（1）（設(shè)RF=30kΩ）；（2）（設(shè)RF=40kΩ）；（3）uo=5ui（設(shè)RF=20kΩ）； （4）uo=0.5ui（設(shè)RF=10kΩ）。解：本題略，提示：若采用單級(jí)放大電路，則可分別采用反相比例，反相加法，同相比例和同相比例電路。2-22在信號(hào)解決電路中，當(dāng)有用信號(hào)頻率低于10Hz時(shí)，可選用濾波器；有用信號(hào)頻率高于10kHz時(shí)，可選用濾波器；但愿抑制50Hz交流電源干擾時(shí)，可選用濾波器；有用信號(hào)頻率為某一固定頻率，可選用濾波器。解：低通，高通，帶阻，帶通2-23電路如圖2-017所示，電阻RE引入反饋為()。(A)串聯(lián)電壓負(fù)反饋 (B)串聯(lián)電流負(fù)反饋(C)并聯(lián)電壓負(fù)反饋 (D)串聯(lián)電壓正反饋圖2-017習(xí)題2-23圖2-24抱負(fù)運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端輸入電流等于零，其因素是（）。(A)同相端和反相端輸入電流相等而相位相反(B)運(yùn)放差模輸入電阻接近無窮大(C)運(yùn)放開環(huán)電壓放大倍數(shù)接近無窮大2-25電路如圖2-018所示，運(yùn)算放大器電源電壓為，穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓為8V，正向壓降為0.6V，當(dāng)輸入電壓ui=-1V時(shí)，則輸出電壓uo等于()。(A)-12V (B)0.7V (C)-8V2-26抱負(fù)運(yùn)放構(gòu)成如圖2-019所示電路，規(guī)定：（1）闡明電路功能；（2）畫出電壓傳播特性曲線，并標(biāo)明關(guān)于參數(shù)。設(shè)DZ穩(wěn)壓值+UZ=+6V，正向?qū)▔航禐?.7V。圖2-018習(xí)題2-25圖圖2-019習(xí)題2-26圖2-27抱負(fù)運(yùn)放構(gòu)成如圖2-020所示電路，規(guī)定：（1）闡明運(yùn)放入端二極管D1、D2作用；（2）畫出曲線，并標(biāo)明關(guān)于參數(shù)。解：D1D2重要是起保護(hù)作用，避免輸入電壓過大，本題為電壓比較器，其中門限電壓為-2V，輸出電壓為±7V。曲線可參照教材56頁圖2-572-28抱負(fù)運(yùn)放構(gòu)成如圖2-021所示增益可調(diào)反相比例運(yùn)算電路。已知電路最大輸出UOMAX=，R1=100，R2=200，RW=5，U1=2V，求在下述三種狀況下，Uo各為多少？（1）RW滑動(dòng)頭在頂部位置；（2）RW滑動(dòng)頭在正中部位置；（3）RW滑動(dòng)頭在底部位置。圖2-81習(xí)題2-020圖圖2-82習(xí)題2-021圖解：RW滑動(dòng)頭在頂部位置時(shí)，即為簡樸反相比例運(yùn)算放大器，UO=-4V；RW滑動(dòng)頭在正中部位置時(shí)，位為VO1，則VO1=-4v，U0=-8VRW滑動(dòng)頭在底部位置時(shí)，放大器飽和，輸出為-15v。

第3章模仿電子電路工程應(yīng)用一、重點(diǎn)和難點(diǎn)二極管應(yīng)用半導(dǎo)體二極管是最基本電子元件，掌握它應(yīng)用辦法是學(xué)習(xí)模仿電子技術(shù)以及后續(xù)數(shù)字電子技術(shù)必須條件。二極管應(yīng)用是本章重點(diǎn)。自激振蕩產(chǎn)生及穩(wěn)幅振蕩條件正弦波自激振蕩電路是一種基本模仿電子電路，這種電路不需要外加勉勵(lì)就能將直流電能轉(zhuǎn)換成按正弦規(guī)律變化交流電能。實(shí)驗(yàn)中使用低頻信號(hào)發(fā)生器就是一種由正弦波自激振蕩電路構(gòu)成振蕩器。在通訊、自動(dòng)控制、測量等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于其運(yùn)用正反饋技術(shù)比較抽象，故本某些是本章難點(diǎn)。直流穩(wěn)壓電源工業(yè)生產(chǎn)中電解、電鍍、電池充電和直流電動(dòng)機(jī)等都需要直流電源供電，電子線路和設(shè)備中也往往需要穩(wěn)定直流電源提供能量，直流穩(wěn)壓電源生成各某些是本章重點(diǎn)和難點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)辦法指引1、二極管應(yīng)用單向?qū)щ娦允嵌O管基本特點(diǎn)，運(yùn)用半導(dǎo)體二極管單向?qū)щ娦钥蓸?gòu)成各種應(yīng)用電路，如整流，檢波，限幅。二極管導(dǎo)通后其導(dǎo)通壓降很小，運(yùn)用其導(dǎo)通壓減少特點(diǎn)也可以用來進(jìn)行電路保護(hù)。二極管在正向從死區(qū)到導(dǎo)通過程，其電阻逐漸下降，運(yùn)用其特性可用來構(gòu)成非線性電阻。2、自激振蕩條件電路要想產(chǎn)生自激振蕩，必要同步滿足幅度和相位兩方面條件。幅度平衡條件：=1，相位平衡條件：=2，（0，1，2，…）3、自激振蕩電路構(gòu)成自激振蕩電路由放大電路、反饋電路和選頻電路構(gòu)成，放大電路用來對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，反饋電路并且必要是正反饋電路用來將輸出信號(hào)反饋到輸入端，選頻電路選出所需頻率信號(hào)并產(chǎn)生正弦波振蕩輸出，而將其她頻率信號(hào)進(jìn)行限幅抑制。4、正弦波振蕩電路RC橋式振蕩電路，當(dāng)RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)中R1＝R2＝R，C1＝C2＝C時(shí)，其振蕩頻率f0＝1／2RC，為了滿足振蕩條件，規(guī)定RC橋式振蕩電路中放大電路應(yīng)滿足下列條件：（1）同相放大，Au＞3；（2）高輸人阻抗、低輸出阻抗；（3）為了起振容易、改進(jìn)輸出波形及穩(wěn)幅，放大電路需采用非線性元件構(gòu)成負(fù)反饋電路，使放大電路增益自動(dòng)隨輸出電壓增大（或減小）而下降（或增大）。LC振蕩電路選頻網(wǎng)絡(luò)由LC回路構(gòu)成，它可以產(chǎn)生較高頻率正弦波振蕩信號(hào)。它有變壓器耦合、電感三點(diǎn)式和電容三點(diǎn)式等電路，其振蕩頻率近似等于LC諧振回路諧振頻率。石英晶體振蕩電路是采用石英晶體諧振器代替LC諧振回路構(gòu)成，其振蕩頻率精確性和穩(wěn)定性很高，頻率穩(wěn)定度普通可達(dá)10－6～10－8數(shù)量級(jí)。石英晶體振蕩電路有并聯(lián)型和串聯(lián)型，并聯(lián)型晶體振蕩電路中，石英晶體作用相稱于一電感；而串聯(lián)型晶體振蕩電路中，運(yùn)用石英晶體串聯(lián)諧振特性，以低阻抗接入電路。5、直流穩(wěn)壓電源構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源由降壓電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路構(gòu)成。整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓，濾波電路可減小脈動(dòng)使直流電壓平滑，穩(wěn)壓電路作用是在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變化時(shí)保持輸出電壓基本不變。注旨在工作過程中，這四步環(huán)節(jié)之間不可以顛倒，否則會(huì)導(dǎo)致電路浮現(xiàn)故障。6、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源在串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中，調(diào)節(jié)管、基準(zhǔn)電壓電路、輸出電壓取樣電路和比較放大電路是基本構(gòu)成某些。電路中引入了深度電壓負(fù)反饋，從而使輸出電壓穩(wěn)定。集成穩(wěn)壓器僅有輸入端、輸出端和公共端三個(gè)引出端，使用以便，穩(wěn)壓性較好。三、習(xí)題選解3-8整流電路如圖3-008所示，二極管為抱負(fù)元件，變壓器原邊電壓有效值為，負(fù)載電阻。變壓器變比，試求：(1)變壓器副邊電壓有效值；(2)負(fù)載電阻上電流平均值；圖3-008題3-8圖解：=220/10=22vUO=0.45U2=9.9VIO=UO/RL=13.2mA3-9整流濾波電路如圖3-009所示，二極管為抱負(fù)元件，電容，負(fù)載電阻，負(fù)載兩端直流電壓，變壓器副邊電壓。規(guī)定：(1)計(jì)算變壓器副邊電壓有效值；(2)定性畫出輸出電壓波形。圖3-009題3-9圖解：由于本題中濾波電容特別大，故此波形接近抱負(fù)，其波形如下圖所示，UO≈1.4U2則：U2=30/1.4=22V

第5章電力電子器件一、重點(diǎn)與難點(diǎn)1、電力電子器件分類電力電子電路中能實(shí)現(xiàn)電能變換和控制半導(dǎo)體電子器件稱為電力電子器件，按照開關(guān)控制特性可分為不可控，半控和全控三類，理解各器件特點(diǎn)是應(yīng)用前提和保證，是本章重點(diǎn)，也是本章難點(diǎn)。2、晶閘管重要參數(shù)晶閘管參數(shù)種類繁多，特點(diǎn)各異，而對(duì)的掌握各參數(shù)又是應(yīng)用前提，這某些內(nèi)容是本章重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。3、晶閘管派生器件晶閘管派生器件中，理解各器件特點(diǎn)和應(yīng)用場合是重點(diǎn)，各器件工作原理是難點(diǎn)。4、新型電力電子器件各新型電力電子器件特點(diǎn)各異，應(yīng)用場合不同，對(duì)的掌握各新型電力電子器件特點(diǎn)和應(yīng)用場合是本章重點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)辦法指引1、電力電子器件分類能實(shí)現(xiàn)電能變換和控制半導(dǎo)體電子器件稱為電力電子器件，電力電子器件按器件開關(guān)控制特性可以分為不可控器件、半控型器件、全控型器件。不可控器件如電力二極管等，其導(dǎo)通與否只受主電路控制，半控型器件導(dǎo)通除了主電路具備導(dǎo)通條件外，控制電路也必要加恰當(dāng)觸發(fā)才可以導(dǎo)通，全控型器件導(dǎo)通和關(guān)斷都可以由控制極控制。2.晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷晶閘管屬于典型半控型器件，當(dāng)晶閘管處在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，只有在晶閘管陽極和陰極間加正向電壓，同步在它門極和陰極間也加恰當(dāng)正向電壓，晶閘管才干導(dǎo)通。但晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用，即晶閘管維持導(dǎo)通條件時(shí)正向陽極電壓，晶閘管關(guān)斷條件是陽極電流不大于維持電流。3.晶閘管參數(shù)晶閘管參數(shù)重要包括電壓參數(shù)，電流參數(shù)和時(shí)間參數(shù)等。其中電壓和電流參數(shù)又分為通態(tài)參數(shù)和阻態(tài)參數(shù)，而時(shí)間參數(shù)是限制其高頻應(yīng)用重要障礙。4.晶閘管派生器件GTO（門極可關(guān)斷晶閘管）與普通晶閘管重要區(qū)別就在于其不但可以控制導(dǎo)通，并且可以通過在門極和陰極之間施加負(fù)脈沖電流迫使其關(guān)斷，因而屬于全控型器件，需要注意是GTO最大極限電流和普通晶閘管也不相似，其定義為最大陽極可關(guān)斷電流，當(dāng)GTO陽極電流超過最大陽極可關(guān)斷電流時(shí)，GTO就不可以通過門極控制其關(guān)斷。TRIAC（雙向晶閘管）在構(gòu)造上可以看做是一對(duì)普通晶閘管反并聯(lián)，其正反兩個(gè)方向均可導(dǎo)通，因而其額定電流應(yīng)當(dāng)用有效值而普通晶閘管額定電流是用平均值標(biāo)定。RCT（逆導(dǎo)型晶閘管）與普通管子區(qū)別在于，普通晶閘管體現(xiàn)為正向可控閘流特性，反向高阻特性，稱為逆阻型器件。而逆導(dǎo)型晶閘管是一種反向?qū)ňчl管，相稱于是將一種晶閘管與一種續(xù)流二極管反并聯(lián)集成在同一硅片上構(gòu)成新器件。FST（迅速晶閘管）關(guān)斷時(shí)間toff≤50μs、響應(yīng)速度快，可用于高頻場合。5.新型電力電子器件GTR（電力晶體管）是一種耐高壓、大電流雙極晶體管。自20世紀(jì)80年代以來，在中、小功率范疇內(nèi)取代晶閘管重要是GTR。MOSFET（電力場效應(yīng)晶體管）驅(qū)動(dòng)電路簡樸，需要驅(qū)動(dòng)功率小，輸入阻抗高、開關(guān)速度快，工作頻率高、熱穩(wěn)定性好、無二次擊穿問題、安全工作區(qū)寬；但是電流容量小，耐壓低，在高頻中小功率電力電子裝置中得到了廣泛應(yīng)用。IGBT（絕緣柵雙極晶體管）綜合了GTR和MOSFET長處，因而具備良好輸入輸出特性。當(dāng)前已取代了本來GTR和一某些電力MOSFET市場，成為中小功率電力電子設(shè)備主導(dǎo)器件。下表給出了各電力電子器件特點(diǎn)和應(yīng)用場合。器件種類控制特性極限參數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域電力二極管不可控5kV/3kA—400Hz各種整流裝置晶閘管可控導(dǎo)通6kV/6kA—400Hz8kV/3.5kA—光控SCR煉鋼廠、軋鋼機(jī)、直流輸電、電解用整流器可關(guān)斷晶閘管自關(guān)斷型6kV/6kA—500Hz工業(yè)逆變器、電力機(jī)車用逆變器、無功補(bǔ)償器MOSFET600V/70A—100kHz開關(guān)電源、小功率UPS、小功率逆變器IGBT1200V/1200A—20kHz4.5kV/1.2kA—2kHz各種整流/逆變器（UPS、變頻器、家電）、電力機(jī)車用逆變器、中壓變頻器6.電力電子器件保護(hù)電力電子系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)也許會(huì)發(fā)生過電流、過壓，導(dǎo)致開關(guān)器件永久性損壞。電網(wǎng)電壓波動(dòng)太大、負(fù)載超過容許值或短路、電路中管子誤導(dǎo)通以及管子擊穿短路等都也許導(dǎo)致晶閘管過電流。過電流保護(hù)涉及迅速熔斷器保護(hù)、過流繼電器保護(hù)、過流截止保護(hù)等。過電壓涉及外因過電壓和內(nèi)因過電壓。外因過電壓重要來自雷擊和系統(tǒng)中操作過程（由分閘、合閘等開關(guān)操作引起）等外因。內(nèi)因過電壓重要來自電力電子裝置內(nèi)部器件開關(guān)過程。涉及換相過電壓、關(guān)斷過電壓。過壓保護(hù)重要通過阻容吸取等辦法進(jìn)行保護(hù)。三、習(xí)題輔導(dǎo)1晶閘管導(dǎo)通條件是什么?導(dǎo)通后流過晶閘管電流和負(fù)載上電壓由什么決定?答：晶閘管導(dǎo)通條件是：晶閘管陽極和陽極間施加正向電壓，并在門極和陽極間施加正向觸發(fā)電壓和電流（或脈沖）。導(dǎo)通后流過晶閘管電流由負(fù)載阻抗決定，負(fù)載上電壓由輸入陽極電壓UA決定。2型號(hào)為KP100-3，維持電流IH=4mA晶閘管，使用在圖題1所示電路中與否合理，為什么?(暫不考慮電壓電流裕量)圖題1答：（a）由于，因此不合理。(b)當(dāng)控制角為0度時(shí)，電流最大，，KP100電流額定值為100Ａ，裕量達(dá)５倍，太大了，揮霍。（c），不不大于額定值，因此不合理。3圖題2中實(shí)線某些表達(dá)流過晶閘管電流波形，其最大值均為Im，試計(jì)算各圖電流平均值．電流有效值和波形系數(shù)。圖題2解：圖(a)：IT(AV)==IT==Kf==1.57圖(b)：IT(AV)==ImIT==Kf==1.11圖(c)：IT(AV)==ImIT==ImKf==1.26圖(d)：IT(AV)==ImIT==ImKf==1.78圖(e)：IT(AV)==IT==Kf==2.83圖(f)：IT(AV)==IT==Kf==24上題中，如不考慮安全裕量，問額定電流100A晶閘管容許流過平均電流分別是多少?解：(a)圖波形系數(shù)為1.57，則有：1.57=1.57100A，IT(AV)=100A(b)圖波形系數(shù)為1.11，則有：1.11=1.57100A，IT(AV)=141.(c)圖波形系數(shù)為1.26，則有：1.26=1.57100A，IT(AV)=124.6A(d)圖波形系數(shù)為1.78，則有：1.78=1.57100A，IT(AV)=88.2A(e)圖波形系數(shù)為2.83，則有：2.83=1.57100A，IT(AV)=55.5A(f)圖波形系數(shù)為2，則有：2=1.57100A，IT(AV)=78.5A5什么叫GTR一次擊穿?什么叫GTR二次擊穿?答：處在工作狀態(tài)GTR，當(dāng)其集電極反偏電壓UCE漸增大電壓定額BUCEO時(shí)，集電極電流IC急劇增大（雪崩擊穿），但此時(shí)集電極電壓基本保持不變，這叫一次擊穿。發(fā)生一次擊穿時(shí)，如果繼續(xù)增大UCE，又不限制IC，IC上升到臨界值時(shí)，UCE突然下降，而IC繼續(xù)增大（負(fù)載效應(yīng)），這個(gè)現(xiàn)象稱為二次擊穿。6如何擬定GTR安全工作區(qū)SOA?答：安全工作區(qū)是指在輸出特性曲線圖上GTR可以安全運(yùn)營電流、電壓極限范疇。按基極偏量分類可分為：正偏安全工作區(qū)FBSOA和反偏安全工作區(qū)RBSOA。正偏工作區(qū)又叫開通工作區(qū)，它是基極正向偏量條件下由GTR最大容許集電極功耗PCM以及二次擊穿功率PSB，ICM，BUCEO四條限制線所圍成區(qū)域。反偏安全工作區(qū)又稱為GTR關(guān)斷安全工作區(qū)，它表達(dá)在反向偏置狀態(tài)下GTR關(guān)斷過程中電壓UCE，電流IC限制界線所圍成區(qū)域。7與GTR、VDMOS相比，IGBT管有何特點(diǎn)?答：IGBT開關(guān)速度快，其開關(guān)時(shí)間是同容量GTR1/10，IGBT電流容量大，是同容量MOS10倍；與VDMOS、GTR相比，IGBT耐壓可以做得很高，最大容許電壓UCEM可達(dá)4500V，IGBT最高容許結(jié)溫TJM為150℃8晶閘管裝置中不采用過電壓、過電流保護(hù)，選用較高電壓和電流級(jí)別晶閘管行不行?答：晶閘管裝置中必要采用過電壓、過電流保護(hù)，而不能用高電壓、高電流晶閘管代替，由于在電感性負(fù)載裝置中，晶閘管在開關(guān)斷過程中，也許會(huì)浮現(xiàn)過沖陽極電壓，此時(shí)極易損壞晶閘管。當(dāng)未采用過電流保護(hù)，而電路過載或短路時(shí)更易損壞晶閘管。

第6章電力電子電路一、重點(diǎn)與難點(diǎn)1.相控整流電路相控整流電路是尋常生活中應(yīng)用最為廣泛電力電子電路，相控整流電路涉及單相，三相或半波，全控橋，半控橋等整流形式，各種相控整流電路中負(fù)載電路電壓電流計(jì)算以及管子參數(shù)選取是本章重點(diǎn)，各種相控整流電路特點(diǎn)以及應(yīng)用場合也是本章重點(diǎn)，電感性負(fù)載中定量計(jì)算是本章難點(diǎn)。2.逆變電路將交流電變?yōu)橹绷麟娺^程，稱為整流，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娺^程稱為逆變。逆變可分為有源逆變和無源逆變兩類，有源逆變交流側(cè)接電網(wǎng)，將直流電逆變成與電網(wǎng)同頻正弦交流電返送電網(wǎng)，有源逆變條件是本章重點(diǎn)，逆變失敗因素和后果是本章難點(diǎn)。無源逆變是把直流電轉(zhuǎn)化為交流電提供應(yīng)負(fù)載電路。無源逆變工作原理是本章重點(diǎn)。3.交流調(diào)壓電路通過控制晶閘管在每一種電源周期內(nèi)導(dǎo)通角大小（相位控制）來調(diào)節(jié)輸出電壓大小從而用來變換交流電壓幅值（或有效值）電路就是交流調(diào)壓電路。其中定量計(jì)算是本章重點(diǎn)，電感性負(fù)載調(diào)壓分析是本章難點(diǎn)。4.直流斬波電路運(yùn)用電力開關(guān)器件周期性開通與關(guān)斷來變化輸出電壓大小，將直流電能轉(zhuǎn)換為另一固定電壓或可調(diào)電壓直流電能電路稱為直流變換電路。各直流調(diào)壓電路工作原理是本章重點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)辦法指引1.單相半波相控整流電路當(dāng)負(fù)載為純電阻性負(fù)載時(shí)，單相半波相控整流電路輸出電壓和電流波形就是缺角單相半波整流電路波形，缺失某些就是整流器件不導(dǎo)通時(shí)狀況，當(dāng)負(fù)載為電感性且接續(xù)流二極管時(shí)，輸出電壓波形和純電阻性負(fù)載一致，但是輸出電流波形基本為始終線。當(dāng)控制角從π向0o方向變化即觸發(fā)脈沖向左移動(dòng)時(shí)，負(fù)載直流電壓Ud從零到0.45U2之間持續(xù)變化，起到直流電壓持續(xù)可調(diào)目。因此單相半波電路可控整流電路在電阻性負(fù)載時(shí)，移相范疇為0°～180°。輸出電壓平均值整流器件上所也許承受最大正反向電壓2.單相橋式相控整流電路單相橋式相控整流電路輸出電壓是單相半波相控整流電路輸出電壓2倍，但是由于其工作過程為兩組管子輪流導(dǎo)通，故因而流過每個(gè)晶閘管電流平均值為負(fù)載電流一半。輸出電壓平均值整流器件上所也許承受最大正反向電壓如果用兩個(gè)二極管代替其中兩個(gè)晶閘管，則可構(gòu)成單相橋式半控整流電路。依照兩個(gè)晶閘管位置不同，半控橋可分為共陽極，共陰極和單橋臂形式。兩者工作原理完全相似，但是卻可以節(jié)約兩個(gè)晶閘管，因而在諸多不需要逆變場合得到了廣泛應(yīng)用。3.三相相控整流電路三相整流電路有三相半波，三相橋式，六相半波，雙反星形等整流形式。三相半波是最基本構(gòu)成形式，其她整流電路都可看作三相半波整流電路串聯(lián)與并聯(lián)。和三相整流電路相比，單相可控整流電路輸出脈動(dòng)大，容量小。當(dāng)負(fù)載容量超過4KW以上，或規(guī)定直流脈動(dòng)較小場合，應(yīng)采用三相整流電路。4.有源逆變將交流電變?yōu)橹绷麟娺^程，稱為整流，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娺^程稱為逆變。逆變可分為有源逆變和無源逆變兩類，有源逆變交流側(cè)接電網(wǎng)，將直流電逆變成與電網(wǎng)同頻正弦交流電返送電網(wǎng)，重要用于直流電機(jī)轉(zhuǎn)速減少，動(dòng)能減少（正反轉(zhuǎn)或制動(dòng)或調(diào)速時(shí)）或勢能減少（重物下放）時(shí)，直流電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)以把多余能量返送交流電網(wǎng)，此外，在高壓直流輸電或者電網(wǎng)互聯(lián)中也用到有源逆變。要實(shí)既有源逆變必要滿足如下條件：(1)外部條件：直流側(cè)必要外接一種直流電源勢（例如直流電動(dòng)機(jī)電樞電勢、蓄電池電勢等），其方向與直流電流Id方向一致，其大小比Ud稍大。(2)內(nèi)部條件：晶閘管控制角α＞90°，使Ud＜0。在整流電路中，如果浮現(xiàn)故障，則直流輸出電壓減小，但在逆變電路中，如果浮現(xiàn)逆變失敗，則會(huì)導(dǎo)致管子持續(xù)導(dǎo)通到正半周，從而使得Ud和E兩個(gè)電勢反極性相接時(shí)，由于回路電阻很小，使得回路電流很大，相稱于短路，這是不容許。5.無源逆變及變頻器無源逆變是把直流電轉(zhuǎn)化為交流電提供應(yīng)負(fù)載電路，在當(dāng)代化生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，可以做成變頻變壓電源（VVVF），重要用于交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速?？梢宰龀珊泐l恒壓電源（CVCF），其典型代表為不間斷電源（UPS）、航空機(jī)載電源、機(jī)車照明，通信等輔助電源也要用CVCF電源。也可以做成感應(yīng)加熱電源，例如中頻電源，高頻電源等。6.交流調(diào)壓電路在尋常生活和工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，經(jīng)常需要以便調(diào)節(jié)交流電壓大小，如舞臺(tái)燈光控制，電爐溫度控制，以及異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和調(diào)速等。交流調(diào)壓電路就是用來變換交流電壓幅值（或有效值）電路。通過控制晶閘管在每一種電源周期內(nèi)導(dǎo)通角大?。ㄏ辔豢刂疲﹣碚{(diào)節(jié)輸出電壓大小。當(dāng)負(fù)載為純電阻性負(fù)載時(shí)，當(dāng)控制角為α?xí)r，負(fù)載電壓當(dāng)α=0時(shí)，U0=U，隨著α角增大，U0逐漸減小。當(dāng)α=π時(shí)，U0=0。即：電壓可調(diào)范疇為0～U，控制角α移相范疇為0～π。當(dāng)負(fù)載電感性負(fù)載時(shí)。由于電感性負(fù)載電路中電流變化要滯后電壓變化，因而當(dāng)電源電壓反向過零時(shí)，由于電感產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢制止電流變化，故電流不能及時(shí)為零，此時(shí)晶閘管導(dǎo)通角θ大小不但和控制角α關(guān)于，并且與負(fù)載阻抗角關(guān)于。7.直流調(diào)壓（斬波）電路運(yùn)用電力開關(guān)器件周期性開通與關(guān)斷來變化輸出電壓大小，將直流電能轉(zhuǎn)換為另一固定電壓或可調(diào)電壓直流電能電路稱為直流變換電路。直流斬波電路按變換器功能可分為降壓變換電路(Buck)、升壓變換電路(Boost)、升降壓變換電路(Buck-Boost)。三、習(xí)題選解1如圖題1所示，試畫出負(fù)載Rd上電壓波形(不考慮管子導(dǎo)通壓降)。圖題1解：其波形如下圖所示：2在圖題2中，若要使用單次脈沖觸發(fā)晶閘管T導(dǎo)通，門極觸發(fā)信號(hào)（觸發(fā)電壓為脈沖）寬度最小應(yīng)為多少微秒（設(shè)晶閘管擎住電流IL=15mA）？圖題2解：由題意可得晶閘管導(dǎo)通時(shí)回路方程：可解得，==1要維維持持晶閘管導(dǎo)通，必要在擎住電流IL以上，即，因此脈沖寬度必要不不大于150μs。3單相正弦交流電源，晶閘管和負(fù)載電阻串聯(lián)如圖題3所示，交流電源電壓有效值為220V。(1)考慮安全余量，應(yīng)如何選用晶閘管額定電壓？(2)若當(dāng)電流波形系數(shù)為Kf=2.22時(shí)，通過晶閘管有效電流為100A，考慮晶閘管安全余量，應(yīng)如何選取晶閘管額定電流？圖題3解：（1）考慮安全余量，取實(shí)際工作電壓2倍UT=2202622V，取600V（2）由于Kf=2.22，取兩倍裕量，則：2IT(AV)得：IT(AV)=111(A)取100A。4單相半波可控整流電路中，如果：晶閘管門極不加觸發(fā)脈沖；晶閘管內(nèi)部短路；晶閘管內(nèi)部斷開；試分析上述三種狀況負(fù)載兩端電壓ud和晶閘管兩端電壓uT波形。答：（1）負(fù)載兩端電壓為0，晶閘管上電壓波形與U2相似；（2）負(fù)載兩端電壓為U2，晶閘管上電壓為0；（3）負(fù)載兩端電壓為0，晶閘管上電壓為U2。5某單相全控橋式整流電路給電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載供電，在流過負(fù)載電流平均值相似狀況下，哪一種負(fù)載晶閘管額定電流應(yīng)選取大某些?答：帶大電感負(fù)載晶閘管額定電流應(yīng)選取小某些。由于具備電感，當(dāng)其電流增大時(shí)，在電感上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，抑制電流增長。電阻性負(fù)載時(shí)整流輸出電流峰值大些，在流過負(fù)載電流平均值相似狀況下，為防此時(shí)管子燒壞，應(yīng)選取額定電流大某些管子。6某電阻性負(fù)載規(guī)定0~24V直流電壓，最大負(fù)載電流Id=30A，如采用由220V交流直接供電和由變壓器降壓到60V供電單相半波相控整流電路，與否兩種方案都能滿足規(guī)定?試比較兩種供電方案晶閘管導(dǎo)通角、額定電壓、額定電流。解：采用由220V交流直接供電當(dāng)時(shí)：Udo=0.45U2=0.45220=99V由變壓器降壓到60V供電當(dāng)時(shí)：Ud=0.45U2=0.4560=27V因而，只要調(diào)節(jié)都可以滿足輸出0~24V直流電壓規(guī)定。(1)采用由220V交流直接供電時(shí)：，Ud==24V時(shí)取2倍安全裕量，晶閘管額定電壓、額定電流分別為622V和108A。電源提供有功功率電源提供視在功率電源側(cè)功率因數(shù)(2)采用變壓器降壓到60V供電：，Ud==24V時(shí)，取2倍安全裕量，晶閘管額定電壓、額定電流分別為168.8V和65.4A。變壓器二次側(cè)有功功率變壓器二次側(cè)視在功率電源側(cè)功率因數(shù)7某電阻性負(fù)載，Rd=50Ω,規(guī)定Ud在0~600V可調(diào)，試用單相半波和單相全控橋兩種整流電路來供應(yīng)，分別計(jì)算：晶閘管額定電壓、電流值；負(fù)載電阻上消耗最大功率。解：（1）單相半波時(shí),,晶閘管最大電流有效值晶閘管額定電流為IT(AV)12(A)晶閘管承受最大電壓為=1885V取2倍安全裕量，晶閘管額定電壓、額定電流分別為4000V和30A。所選導(dǎo)線截面積為負(fù)載電阻上最大功率（2）單相全控橋時(shí),,負(fù)載電流有效值(Kf=1.11)晶閘管額定電流為IT(AV)6(A)IT=晶閘管承受最大電壓為=1885V取2倍安全裕量，晶閘管額定電壓、額定電流分別為4000V和20A。所選導(dǎo)線截面積為負(fù)載電阻上最大功率8整流變壓器二次側(cè)中間抽頭雙半波相控整流電路如圖題4所示。闡明整流變壓器有無直流磁化問題?分別畫出電阻性負(fù)載和大電感負(fù)載在α=60°時(shí)輸出電壓Ud、電流id波形，比較與單相全控橋式整流電路與否相似。若已知U2=220V，分別計(jì)算其輸出直流電壓值Ud。（3）畫出電阻性負(fù)載α=60°時(shí)晶閘管兩端電壓uT波形，闡明該電路晶閘管承受最大反向電壓為多少?圖題4解：（1）由于在一種周期內(nèi)變壓器磁通增量為零，因此沒有直流磁化。（2）其波形如下圖所示，與單相全控橋式整流電路相似。電阻性負(fù)載：感性負(fù)載：(3)其波形如下圖所示，晶閘管承受最大反向電壓為。9既有單相半波、單相橋式、三相半波三種整流電路帶電阻性負(fù)載，負(fù)載電流Id都是最大40A，問流過與晶閘管串聯(lián)熔斷器平均電流、有效電流各為多大?解：設(shè)單相半波：IdT=Id=40A(Kf=1.57)單相橋式：IdT=Id=20A三相半波：IdT=Id=13.3A當(dāng)時(shí)Ud=1.17U U=Ud/1.17時(shí)10什么是有源逆變？有源逆變條件是什么？有源逆變有何作用？答：如果將逆變電路交流側(cè)接到交流電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率交流電，反送到電網(wǎng)上去稱為有源逆變。有源逆變條件：一定要有直流電動(dòng)勢，其極性必要與晶閘管導(dǎo)通方向一致，其值應(yīng)稍不不大于變流器直流側(cè)平均電壓；變流器必要工作在區(qū)域內(nèi)使Ud<0。有源逆變作用：它可用于直流電機(jī)可逆調(diào)速，繞線型異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速，高壓電流輸電太陽能發(fā)電等方面。11無源逆變電路和有源逆變電路有何區(qū)別？答：有源逆變電路是把逆變電路交流側(cè)接到電網(wǎng)上，把直流電逆變成同頻率交流反送到電網(wǎng)去。無源逆變電路交流側(cè)直接接到負(fù)載，將直流電逆變成某一頻率或可變頻率交流供應(yīng)負(fù)載。12什么是電壓型和電流型逆變電路？各有何特點(diǎn)？答：按照逆變電路直流側(cè)電源性質(zhì)分類，直流側(cè)為電壓源逆變電路稱為電壓型逆變電路，直流側(cè)為電流源逆變電路稱為電流型逆變電路。電壓型逆變電路重要特點(diǎn)是：直流側(cè)為電壓源，或并聯(lián)有大電容，相稱于電壓源。直流電壓基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)低阻抗。由于直流電壓源鉗位作用，交流側(cè)電壓波形為矩形波，并且與負(fù)載阻抗角無關(guān)，而交流側(cè)輸出電流波形和相位因負(fù)載阻抗?fàn)顩r不同而不同，其波形接近于三角波或正弦波。當(dāng)交流側(cè)為阻感性負(fù)載時(shí)，需提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量作用，為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了二極管。逆變電路從直流側(cè)向交流側(cè)傳送功率是脈動(dòng)，因直流電壓無脈動(dòng)，故功率脈動(dòng)是由交流電壓來提供。當(dāng)用于交—直—交變頻器中，負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)工作在再生制動(dòng)狀態(tài)，就必要向交流電源反饋能量。因直流側(cè)電壓方向不能變化，因此只能靠變化直流電流方向來實(shí)現(xiàn)，這就需要給交—直整流橋再反并聯(lián)一套逆變橋。電流型逆變電路重要特點(diǎn)是：直流側(cè)串聯(lián)有大電感，相稱于電流源，直流電流基本無脈動(dòng)，直流回路呈現(xiàn)高阻抗。由于各開關(guān)器件重要起變化直流電流流通途徑作用，故交流側(cè)電流為矩形波，與負(fù)載性質(zhì)無關(guān)，而交流側(cè)電壓波形和相位因負(fù)載阻抗角不同而不同。直流側(cè)電感起緩沖無功能量作用，因電流不能反向，故可控器件不必反并聯(lián)二極管。當(dāng)用于交—直—交變頻器且負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，若交—直變換為可控整流，則很以便地實(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)。13電壓型逆變電路中反饋二極管作用是什么？答：在電壓型逆變電路中，當(dāng)交流側(cè)為阻感負(fù)載時(shí)需要提供無功功率，直流側(cè)電容起緩沖無功能量作用。為了給交流側(cè)向直流側(cè)反饋無功能量提供通道，逆變橋各臂都并聯(lián)了反饋二極管。當(dāng)輸出交流電壓與電流極性相似時(shí)，電流經(jīng)電路中可控開關(guān)器件流通，而當(dāng)輸出電壓與電流極性相反時(shí)，由反饋二極管提供電流通道。14為什么在電流型逆變電路可控器件上要串聯(lián)二極管？解：由于全電路開關(guān)管采用自關(guān)斷器件，其反向不能承受高電壓，因此需要在各開關(guān)器件支路串入二極管。15在單相交流調(diào)壓電路中，當(dāng)控制角不大于負(fù)載功率因數(shù)角時(shí)為什么輸出電壓不可控？答：當(dāng)時(shí)電源接通，如果先觸發(fā)T1，則T1導(dǎo)通角θ>180°如果采用窄脈沖觸發(fā)，當(dāng)下電流下降為零，T2門極脈沖已經(jīng)消失而無法導(dǎo)通，然后T1重復(fù)第一周期工作，這樣導(dǎo)致先觸發(fā)一只晶閘管導(dǎo)通，而另一只管子不能導(dǎo)通，因而浮現(xiàn)失控。16一電阻爐由單相交流調(diào)壓電路供電，如=0°時(shí)為輸出功率最大值，試求功率為80%，50%時(shí)控制角。解：=0°時(shí)為輸出電壓最大值負(fù)載上最大電流為輸出最大功率輸出功率為80%時(shí)，，而故輸出功率為最大值50%時(shí)，，而故17試闡明直流斬波器重要有哪幾種電路構(gòu)造？試分析它們各有什么特點(diǎn)？答：直流斬波電路重要有降壓斬波電路（Buck），升壓斬波電路（Boost），升降壓斬波電路（Buck－Boost）和庫克（Cook）斬波電路。降壓斬波電路是：一種輸出電壓平均值低于輸入直流電壓變換電路。它重要用于直流穩(wěn)壓電源和直流直流電機(jī)調(diào)速。升壓斬波電路是：輸出電壓平均值高于輸入電壓變換電路，它可用于直流穩(wěn)壓電源和直流電機(jī)再生制動(dòng)。升降壓變換電路是輸出電壓平均值可以不不大于或不大于輸入直流電壓，輸出電壓與輸入電壓極性相反。重要用于規(guī)定輸出與輸入電壓反向，其值可不不大于或不大于輸入電壓直流穩(wěn)壓電源。庫克電路也屬升降壓型直流變換電路，但輸入端電流紋波小，輸出直流電壓平穩(wěn)，減少了對(duì)濾波器規(guī)定。

第7章數(shù)字電子技術(shù)基本知識(shí)一、重點(diǎn)與難點(diǎn)數(shù)制與碼制尋常生活中會(huì)用到各種不同計(jì)數(shù)和編碼體制，因而數(shù)制和碼制是本章重點(diǎn)，數(shù)與碼區(qū)別是本章難點(diǎn)?；具壿嬯P(guān)系與、或、非是三種最基本邏輯運(yùn)算關(guān)系，其他所有邏輯運(yùn)算都可以當(dāng)作是基本邏輯運(yùn)算推導(dǎo)，因而基本邏輯關(guān)系運(yùn)算是本章重點(diǎn)。邏輯門電路用以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算電路稱為邏輯門電路，邏輯門電路可通過TTL門來實(shí)現(xiàn)，也可通過CMOS門來實(shí)現(xiàn)，各種邏輯門電路工作原理是本章難點(diǎn)。邏輯芯片TTL門電路在尋常生活中被大量使用，為了適應(yīng)這種需要許多廠家把TTL門電路集成起來構(gòu)成專用集成芯片以以便顧客選用，各邏輯芯片特點(diǎn)是本章重點(diǎn)。邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)是用來對(duì)邏輯條件進(jìn)行組合從來獲得邏輯結(jié)論一種數(shù)學(xué)運(yùn)算，其無論邏輯輸入還是邏輯輸出，都只有1和0兩種不同狀況，邏輯代數(shù)運(yùn)算法則是本章重點(diǎn)，復(fù)雜邏輯函數(shù)化簡是本章重點(diǎn)和難點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)辦法指引1、數(shù)制與碼制尋常生活中會(huì)用到各種不同計(jì)數(shù)和編碼體制，不同計(jì)數(shù)體制有二進(jìn)制，十進(jìn)制，十六進(jìn)制等，她們通過不同數(shù)及其權(quán)來表達(dá)大小，不同編碼體制則按照一定規(guī)律用二進(jìn)制代碼來表達(dá)其她數(shù)或者信息，其和大小沒關(guān)于系，其權(quán)也不可累加。數(shù)字系統(tǒng)中慣用二進(jìn)制來表達(dá)數(shù)據(jù)和指令，所謂二進(jìn)制就是以2為基數(shù)一種計(jì)數(shù)體制，除了二進(jìn)制以外，尚有十六進(jìn)制和八進(jìn)制等其他進(jìn)制，任意兩種計(jì)數(shù)體制之間都可以互相轉(zhuǎn)換。為了更容易使計(jì)算機(jī)辨認(rèn)，普通可以采用編碼形式把數(shù)據(jù)和指令轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制代碼，慣用二進(jìn)制代碼有8421碼，5421碼和2421碼等有權(quán)碼和余3碼等無權(quán)碼。2、基本邏輯門運(yùn)算數(shù)字邏輯是計(jì)算機(jī)和當(dāng)代通訊基本，邏輯運(yùn)算中三種基本邏輯運(yùn)算為與、或、非運(yùn)算。由這三種基本邏輯運(yùn)算可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯運(yùn)算，通過數(shù)字邏輯不但可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯運(yùn)算，還可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算術(shù)運(yùn)算。3、邏輯門電路TTL邏輯門電路是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛門電路之一；CMOS門電路由互補(bǔ)增強(qiáng)N溝道和P溝道MOSFET構(gòu)成，是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛另一種邏輯門電路；NMOS門電路由于構(gòu)造簡樸，幾何尺寸小，易于集成化等長處而在大規(guī)模集成電路中應(yīng)用較多。4、邏輯代數(shù)邏輯代數(shù)是分析和設(shè)計(jì)電路所不可或缺數(shù)學(xué)工具，邏輯函數(shù)可以用來表述各種邏輯問題。邏輯函數(shù)可以采用邏輯圖、真值表和邏輯表達(dá)式等各種方式表達(dá)。其中真值表表達(dá)式是唯一，兩個(gè)真值表完全相似函數(shù)為同一種邏輯函數(shù)。三、習(xí)題選解7-1為什么在計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字系統(tǒng)中多采用二進(jìn)制數(shù)碼？答：由于二進(jìn)制數(shù)碼只有0和1兩個(gè)不同代碼，可以分別用高低電平表達(dá)，很容易實(shí)現(xiàn)，并且抗干擾能力強(qiáng)，故此數(shù)字系統(tǒng)中多采用二進(jìn)制數(shù)碼。7-2將下列數(shù)碼作為BCD碼或二進(jìn)制數(shù)時(shí)分別轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制。111111011011100110001110答：當(dāng)作為BCD碼時(shí)，這三個(gè)數(shù)碼都是偽碼，不表達(dá)任何詳細(xì)數(shù)，當(dāng)作為二進(jìn)制數(shù)時(shí)：11111101=（375）8=（FC）16=（254）1010111001=（271）8=（B9）16=（186）1010001110=（216）8=（8E）16=（142）107-3將下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為八進(jìn)制和十六進(jìn)制。31869341023答，按照除權(quán)取余法則，可分別轉(zhuǎn)化為318=（476）8=（134）1669=（85）8=（45）1634=（42）8=（22）161023=（1777）8=（2FF）167-4圖7-7所示是由分立元件構(gòu)成最簡樸門電路，電平信號(hào)從A，B輸入，從F輸出，試列出輸入和輸出關(guān)系真值表，并分析各電路邏輯功能。圖7-7習(xí)題7-4電路解：真值表如下表所示，左圖為或門電路，右圖為與門電路。AB左右00000110101011117-5已知A和B信號(hào)波形如圖7-8所示，試分析如果該信號(hào)分別加到與門，或門，與非門，或非門上后輸出信號(hào)波形。如果輸出信號(hào)波形如圖F1F2圖7-8習(xí)題7-5波形解：F1=A+BF2=AB7-6寫出下圖7-8邏輯表達(dá)式并化簡。圖7-8習(xí)題7-6圖解：對(duì)于左圖：=（A+B）（B+C）C=AB+AC對(duì)于右圖=AB（A+B）=AB7-6在圖7-9門電路中，當(dāng)控制端C=1和C=0兩種狀況下，試求輸出Y邏輯式和波形，并闡明該電路功能。輸入A和B波形如圖所示。圖7-9習(xí)題7-7圖解：C=1時(shí)，Y=A，C=0時(shí)，Y=B該電路為信號(hào)選取電路。7-6用內(nèi)阻較大萬用表直流電壓檔去測量TTL“與非”門一種懸空輸入端與“地”之間電壓值，列出所有也許浮現(xiàn)狀況下測量值并總結(jié)出輸入端懸空對(duì)電路影響。答：對(duì)于TTL電路而言，懸空相稱于輸入高電平信號(hào)。7-7試證明下列各式。（1）證：右=（反演律）=左（2）證：左==A+BD=右（3）證：由于故，左==ABC+B=B=右（4）證：左===右（5）證：分別畫出等號(hào)左右兩邊真值表可得ABC左右0000000111010110111110011101111101111100顯然左邊和右邊完全相等。（6）⊙B⊙C證法同上，也可轉(zhuǎn)化成最簡與或表達(dá)式在求證。7-8